聚合物-水泥基复合注浆材料研究现状及展望

近年来,聚合物-水泥基复合注浆材料在岩土工程中得到了较为广泛地应用.与普通水泥基材料浆体相比,聚合物可显著提高水泥基复合材料的抗拉强度、抗折强度、柔韧性、密实性和耐久性,对工程的适应性更广.介绍了聚合物-水泥基复合材料的发展历史,从力学性能、抗渗性能、减水性和保水性、凝结时间等方面总结了聚合物水泥基复合注浆材料的工作性能,分析了聚合物中官能团对水泥基材料浆体的作用机理.最后,归纳了聚合物-水泥基复合注浆材料在应用中存在的问题,并对聚合物-水泥基复合注浆材料的应用进行了展望.     

锗废渣对膏体流变性能及自流输送规律研究

将工业固体废弃物锗废渣作为膏体充填物料充填于井下,以期实现资源综合利用.首先研究了锗废渣以不同比例掺入到膏体中对膏体流变性能的影响,在此基础上利用三因素六水平的均匀设计方案,通过回归分析和参数优化分析了锗废渣掺入膏体后对膏体管道自流输送的影响.最终确定了锗废渣在膏体中最佳掺量为15％、膏体在管道输送中的最大输送速度u、膏体的优化配比(浓度75％,砂灰比8∶1)及锗废渣对膏体管道输送的影响规律.     

基于L型流槽法的全尾砂膏体屈服应力检测

采用L型流槽法和桨式转子流变仪检测某矿全尾砂膏体流变参数,计算管道输送沿程阻力,并对L型流槽法结果进行验证。结果表明,浓度72%~80%时,物料的屈服应力从约68.87~70.35Pa增加至212.4~225.06Pa,料浆的屈服应力随浓度的上升呈现指数形态上升。当浓度从76%增加至78%时,屈服应力迅速增加;L型流槽法与浆式流变仪法检测结果基本相同,流变仪检测结果平均略大于L型流槽结果,差距为0.65%~11.89%,平均为7.18%;当充填流量为60m3/h,管道为DN150,输送浓度为74%~78%时,管道沿程阻力计算值为3.39~6.6 MPa/km。     

锗废渣作为水泥掺和料活性激发机理研究

锗废渣作为矿产资源开发利用过程中的固体废弃物,长期堆存不仅造成资源浪费,而且严重影响周边环境。对锗废渣的物化性质进行了研究,结果表明,锗废渣可以作为水泥掺和料,Na2CO3、AlCl3·6H2O、Ca(OH)2、NaAlO2均可以作为激发剂,增强试件的抗压强度,其中,NaAlO2的化学激发效果最佳,NaAlO2是通过与水化产物Ca(OH)2反应生成八面体[Al(OH)6]2-,与石膏在碱性环境中生成钙矾石,增强试件强度。     

剪切浓密床层孔隙网络模型与导水通道演化

剪切作用是膏体重力浓密制备的基础要素, 本文研究了浓密床层孔隙和喉道的变化对导水通道的影响, 揭示了水分排出的来源与比例. 开展半工业实验并结合计算机断层扫描(CT)与孔隙网络模型(PNM)提取床层微观孔隙结构, 利用最大球搜索算法识别并分析剪切前后孔隙与喉道的演化规律. 结果表明, 添加转速为2 r·min-1的剪切作用将尾砂底流浓度(即底流的固相质量分数)由55.8%提升到58.5%, 孔隙率由43.05%降低到36.59%, 孔隙率降低的比率为15%. 通过PNM技术将孔隙空间划分为"球体"储水孔隙与"棍体"喉道; 剪切后球体和棍体数量分别增加了16.5%和22%, 球体平均尺寸小幅下降, 球体半径多集中在40~60 μm之间. 棍体平均半径由9.83 μm降低至8.58 μm, 降低了12.7%, 棍体长度变化较小. 剪切作用下的球体配位数在5~10的部分从25.73%增加至44.58%, 配位明显增多, 颗粒接触紧密. 本文提出"球棍比"的概念用于孔隙结构的定量表征. 剪切后球体体积占比由14.14%降低至12.75%, 球体体积减少的比率达到9.83%;棍的体积由28.91%降低至23.84%, 棍体积减少的比率为17.54%. 球棍比由48.91%增加至53.48%, 球棍比提升的比率达到了9.34%, 与球体体积减小相比, 棍的体积减少的幅度更大, 导致球棍比上升. 本文从孔隙结构变化的角度揭示了全尾砂重力浓密剪切排水机理; 剪排水过程中主要排出的是喉道中的水分, 孔隙中的水分排出较少.      

白砂岩卸围压强度与损伤破坏特征

为了探讨白砂岩卸围压强度变形特征,利用RMT岩石力学试验系统进行了常规三轴、恒轴压卸围压应力路径试验,分析了白砂岩卸围压强度、变形、稳定时间和损伤破坏特征。获得以下主要结论:相同初始围压下,卸围压速率越大,屈服段越小,相同卸围压速率下初始围压越大屈服特性越明显;相同初始围压下,随着卸围压速率的减小,白砂岩破坏时的轴向变形增大,表明脆性减弱而延性增强,破坏时的内部损伤越严重;随着卸围压速率的减小,同一初始围压下破坏时围压增加,围压降减小而围压比增大;初始围压越大白砂岩稳定时间越长,但随着卸围压速率的增大稳定时间迅速减小,卸围压速率达到1 MPa/s时,初始围压对稳定时间的影响已很小,不同初始围压下单位围压稳定时间的减小规律基本一致,且受初始围压影响甚微;卸围压应力路径对白砂岩的黏聚力有弱化效应,而对内摩擦角有强化作用,卸围压速率越大内摩擦角越大,黏聚力越小;利用八面体剪应力,基于Mogi-Coulomb强度准则获得了白砂岩强度判别通式;卸围压应力过程中声发射振铃计数一直处于较低水平,在破坏之前没有渐进增长的变化过程,且最大声发射出现在应力峰值处,可知卸围压过程中岩样内部损伤发展缓慢,损伤的快速发展形成主控破裂面主要出现在峰值处,且破坏之前没有声发射渐增先兆,破坏突然;白砂岩发生典型单一破裂面的剪切破坏,且随着卸围压速率的增大,破裂角整体呈增大趋势。     

高炉水淬渣水硬活性及最佳掺入比例的研究

由于高炉水淬渣的生产工艺不同,造成了其水硬活性差异性较大,为高炉水淬渣这一固体废弃物的资源化利用带来难题.通过对高炉水淬渣的化学成分分析、XRD分析,初步对其活性进行判定.测试高炉水淬渣不同掺入量的试件强度,运用活性系数法和活性因子法分析其潜在水硬活性,且其水硬活性随时间的增长而增长.试验结果表明,该高炉水淬渣在水泥胶...     

基于块体模型的储量估算方法

在矿山储量估值中,克里格法和距离幂次反比法在原理和方法上具有独特优势,被广泛使用。但是在实际应用中,特别是在金等贵金属矿床的储量估值中,结果并不尽如人意。在研究两种方法的原理基础上,以某金矿为工程背景,借用3DMine矿业软件为工具,分别采用克里格法和距离幂次反比法对该矿体进行储量计算,估算出矿山地质储量。并将两种方法的估值结果与矿山实际情况进行对比研究,探讨两种估值方法误差产生的原因。研究表明,理论上被认为优于传统估值方法的克里格法,在金等贵金属矿床储量估算中,所获得的估算值并不比距离幂次反比法准确。通过对块体模型进行改进,并采用两种方法的平均值,得到一个更合理的估值结果。     

花岗岩脆延破坏过程声发射与损伤特性模拟研究

为了研究花岗岩脆性和延性破坏过程的声发射特性和损伤演化机制,通过花岗岩单轴试验和颗粒流程序进行了不同围压试验,获得了花岗岩破坏过程中的声发射曲线并再现了内部损伤演化过程。试验结果表明:花岗岩脆延破坏分界围压约为100 MPa;花岗岩脆性破坏时最大声发射强度的滞后效应受围压影响显著,围压越大滞后效应越不明显,延性破坏时最大声发射强度与峰值应力同时出现,滞后效应消失。花岗岩脆性破坏声发射曲线为单峰型,延性破坏声发射为平缓曲线。脆性破坏花岗岩内部严重损伤区少且分布集中,损伤区裂隙发展方向单一,延性破坏内部损伤区多且遍布整个试样,损伤区裂隙主要沿2个相互正交方向发展;花岗岩破裂角随围压增大逐渐减小,由低围压下的破裂面转变为高围压下的破碎带,低围压脆性破坏花岗岩被破裂面切割成数块,高围压下延性破坏呈粉碎性状态。     

纤维-聚合物混凝土性能研究现状及在巷道中的应用展望

介绍了国内外纤维-聚合物混凝土的研究进展,总结了纤维-聚合物混凝土的力学性能、韧性、耐久性能等,分析了纤维-聚合物混凝土的改性机理。最后,鉴于纤维-聚合物混凝土相比普通混凝土具有良好的韧性及耐久性能,对纤维-聚合物混凝土在软岩巷道中的应用进行了展望。